jvmcms詳解

1、如何設置jvm啟動參數

不管是YGC還是Full GC,GC過程中都會對導致程序運行中中斷,正確的選擇不同的GC策略,調整JVM、GC的參數，可以極大的減少由於GC工作，而導致的程序運行中斷方面的問題，進而適當的提高Java程序的工作效率。但是調整GC是以個極為復雜的過程，由於各個程序具備不同的特點，如：web和GUI程序就有很大區別（Web可以適當的停頓，但GUI停頓是客戶無法接受的），而且由於跑在各個機器上的配置不同（主要cup個數，內存不同），所以使用的GC種類也會不同(如何選擇見GC種類及如何選擇)。本文將注重介紹JVM、GC的一些重要參數的設置來提高系統的性能。
GC性能方面的考慮
對於GC的性能主要有2個方面的指標：吞吐量throughput（工作時間不算gc的時間占總的時間比）和暫停pause（gc發生時app對外顯示的無法響應）。
1. Total Heap
默認情況下，vm會增加/減少heap大小以維持free space在整個vm中占的比例，這個比例由MinHeapFreeRatio和MaxHeapFreeRatio指定。
一般而言，server端的app會有以下規則：
對vm分配盡可能多的memory；
將Xms和Xmx設為一樣的值。如果虛擬機啟動時設置使用的內存比較小，這個時候又需要初始化很多對象，虛擬機就必須重復地增加內存。
處理器核數增加，內存也跟著增大。
2. The Young Generation
另外一個對於app流暢性運行影響的因素是young generation的大小。young generation越大，minor collection越少；但是在固定heap size情況下，更大的young generation就意味著小的tenured generation，就意味著更多的major collection(major collection會引發minor collection)。
NewRatio反映的是young和tenured generation的大小比例。NewSize和MaxNewSize反映的是young generation大小的下限和上限，將這兩個值設為一樣就固定了young generation的大小（同Xms和Xmx設為一樣）。
如果希望，SurvivorRatio也可以優化survivor的大小，不過這對於性能的影響不是很大。SurvivorRatio是eden和survior大小比例。
一般而言，server端的app會有以下規則：
首先決定能分配給vm的最大的heap size，然後設定最佳的young generation的大小；
如果heap size固定後，增加young generation的大小意味著減小tenured generation大小。讓tenured generation在任何時候夠大，能夠容納所有live的data（留10%-20%的空餘）。
經驗&&規則
年輕代大小選擇
響應時間優先的應用:盡可能設大,直到接近系統的最低響應時間限制(根據實際情況選擇).在此種情況下,年輕代收集發生的頻率也是最小的.同時,減少到達年老代的對象.
吞吐量優先的應用:盡可能的設置大,可能到達Gbit的程度.因為對響應時間沒有要求,垃圾收集可以並行進行,一般適合8CPU以上的應用.
避免設置過小.當新生代設置過小時會導致:1.YGC次數更加頻繁 2.可能導致YGC對象直接進入舊生代,如果此時舊生代滿了,會觸發FGC.
年老代大小選擇
響應時間優先的應用:年老代使用並發收集器,所以其大小需要小心設置,一般要考慮並發會話率和會話持續時間等一些參數.如果堆設置小了,可以會造成內存碎 片,高回收頻率以及應用暫停而使用傳統的標記清除方式;如果堆大了,則需要較長的收集時間.最優化的方案,一般需要參考以下數據獲得:
並發垃圾收集信息、持久代並發收集次數、傳統GC信息、花在年輕代和年老代回收上的時間比例。
吞吐量優先的應用:一般吞吐量優先的應用都有一個很大的年輕代和一個較小的年老代.原因是,這樣可以盡可能回收掉大部分短期對象,減少中期的對象,而年老代盡存放長期存活對象.
較小堆引起的碎片問題
因為年老代的並發收集器使用標記,清除演算法,所以不會對堆進行壓縮.當收集器回收時,他會把相鄰的空間進行合並,這樣可以分配給較大的對象.但是,當堆空間較小時,運行一段時間以後,就會出現"碎片",如果並發收集器找不到足夠的空間,那麼並發收集器將會停止,然後使用傳統的標記,清除方式進行回收.如果出現"碎片",可能需要進行如下配置:
-XX:+UsecmsCompactAtFullCollection:使用並發收集器時,開啟對年老代的壓縮.
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置開啟的情況下,這里設置多少次Full GC後,對年老代進行壓縮
用64位操作系統，Linux下64位的jdk比32位jdk要慢一些，但是吃得內存更多，吞吐量更大
XMX和XMS設置一樣大，MaxPermSize和MinPermSize設置一樣大，這樣可以減輕伸縮堆大小帶來的壓力
使用CMS的好處是用盡量少的新生代，經驗值是128M－256M， 然後老生代利用CMS並行收集， 這樣能保證系統低延遲的吞吐效率。 實際上cms的收集停頓時間非常的短，2G的內存， 大約20－80ms的應用程序停頓時間
系統停頓的時候可能是GC的問題也可能是程序的問題，多用jmap和jstack查看，或者killall -3 java，然後查看java控制台日誌，能看出很多問題。(相關工具的使用方法將在後面的blog中介紹)
仔細了解自己的應用，如果用了緩存，那麼年老代應該大一些，緩存的HashMap不應該無限制長，建議採用LRU演算法的Map做緩存，LRUMap的最大長度也要根據實際情況設定。
採用並發回收時，年輕代小一點，年老代要大，因為年老大用的是並發回收，即使時間長點也不會影響其他程序繼續運行，網站不會停頓
JVM參數的設置(特別是 –Xmx –Xms –Xmn -XX:SurvivorRatio -XX:MaxTenuringThreshold等參數的設置沒有一個固定的公式，需要根據PV old區實際數據 YGC次數等多方面來衡量。為了避免promotion faild可能會導致xmn設置偏小，也意味著YGC的次數會增多，處理並發訪問的能力下降等問題。每個參數的調整都需要經過詳細的性能測試，才能找到特定應用的最佳配置。
promotion failed:
垃圾回收時promotion failed是個很頭痛的問題，一般可能是兩種原因產生，第一個原因是救助空間不夠，救助空間里的對象還不應該被移動到年老代，但年輕代又有很多對象需要放入救助空間；第二個原因是年老代沒有足夠的空間接納來自年輕代的對象；這兩種情況都會轉向Full GC，網站停頓時間較長。
解決方方案一：
第一個原因我的最終解決辦法是去掉救助空間，設置-XX:SurvivorRatio=65536 -XX:MaxTenuringThreshold=0即可，第二個原因我的解決辦法是設置為某個值（假設70），這樣年老代空間到70%時就開始執行CMS，年老代有足夠的空間接納來自年輕代的對象。
解決方案一的改進方案：
又有改進了，上面方法不太好，因為沒有用到救助空間，所以年老代容易滿，CMS執行會比較頻繁。我改善了一下，還是用救助空間，但是把救助空間加大，這樣也不會有promotion failed。具體操作上，32位Linux和64位Linux好像不一樣，64位系統似乎只要配置MaxTenuringThreshold參數，CMS還是有暫停。為了解決暫停問題和promotion failed問題，最後我設置-XX:SurvivorRatio=1 ，並把MaxTenuringThreshold去掉，這樣即沒有暫停又不會有promotoin failed，而且更重要的是，年老代和永久代上升非常慢（因為好多對象到不了年老代就被回收了），所以CMS執行頻率非常低，好幾個小時才執行一次，這樣，伺服器都不用重啟了。
-Xmx4000M -Xms4000M -Xmn600M -XX:PermSize=500M -XX:MaxPermSize=500M -Xss256K -XX:+DisableExplicitGC -XX:SurvivorRatio=1 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:LargePageSizeInBytes=128M -XX:+UseFastAccessorMethods -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:=80 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:+PrintClassHistogram -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log

值與Xmn的關系公式
上面介紹了promontion faild產生的原因是EDEN空間不足的情況下將EDEN與From survivor中的存活對象存入To survivor區時,To survivor區的空間不足，再次晉升到old gen區，而old gen區內存也不夠的情況下產生了promontion faild從而導致full gc.那可以推斷出：eden+from survivor < old gen區剩餘內存時，不會出現promontion faild的情況，即：
(Xmx-Xmn)*(1-/100)>=(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2)) 進而推斷出：
<=((Xmx-Xmn)-(Xmn-Xmn/(SurvivorRatior+2)))/(Xmx-Xmn)*100
例如：
當xmx=128 xmn=36 SurvivorRatior=1時 <=((128.0-36)-(36-36/(1+2)))/(128-36)*100 =73.913
當xmx=128 xmn=24 SurvivorRatior=1時 <=((128.0-24)-(24-24/(1+2)))/(128-24)*100=84.615…
當xmx=3000 xmn=600 SurvivorRatior=1時 <=((3000.0-600)-(600-600/(1+2)))/(3000-600)*100=83.33
低於70% 需要調整xmn或SurvivorRatior值。

2、jvm cms stop the world進程什麼意思

JVM有個叫做「安全點」和「安全區域」的東西，在發生GC時，所有的線程都會執行到「安全點」停下來。

在需要GC的時候，JVM會設置一個標志，當線程執行到安全點的時候會輪詢檢測這個標志，如果發現需要GC，則線程會自己掛起，直到GC結束才恢復運行。

體系結構：

每個Java程序都離不開Java虛擬機，Java程序的運行依靠具體的Java虛擬機實例。在Java虛擬機規范中，分別用子系統、內存區、數據類型以及指令這幾個術語來描述的。這些組成部分一起展示出一個抽象化的虛擬機內部的抽象體系結構。

(2)jvmcms詳解擴展資料：

內存管理：

對於Java運行時涉及到的存儲區域主要包括程序計數器、Java虛擬機棧、本地方法棧、java堆、方法區以及直接內存等等。對於每個部分，都有其使用的條件。程序計數器主要是取下一條指令，在Java裡面主要是取下一條指令的位元組碼文件。

Java虛擬機棧主要是利用棧先進後出的特性存儲局部變數表，動態鏈接等，主要包括堆內存和棧內存，對於程序員內存分析而言是特別重要的。

本地方法棧與上邊的棧基本作用差不多，只不過這里是為Java方法而服務。Java堆是內存管理中最大的一塊，所有的線程共享這一塊內容，同時該部分也是垃圾收集器的主要區域。